天文学家证实,宇宙中存在最早的类似银河系的星系,它诞生于大爆炸后仅20亿年
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天文学家已经证实了宇宙中最早的棒旋星系,这是一个类似银河系的结构,存在于大爆炸后仅仅20亿年。

韦伯望远镜拍摄的 COSMOS-74706 图像,对数螺旋线(白色线条)显示了旋臂和棒状结构。

(图片来源:Ivanov, D. 等人 (2026))

得益于新一代仪器的出现,科学家们能够观测得比以往任何时候都更远、更清晰,从而不断拓展天文学和宇宙学的边界。

通过这些努力,天文学家观测到了宇宙中一些最早的星系。反过来,这又促成了对星系形成和演化理论及时间线的完善。

在最近的一项研究中,由匹兹堡大学(UPitt)领导的一个天文学家团队发现了一个可能是迄今为止观测到的最早的棒旋星系。这一发现有助于限定宇宙中棒状结构首次出现的时间范围。

这项研究由匹兹堡大学肯尼斯·P·迪特里希文理学院物理与天文学研究生丹尼尔·伊万诺夫领导。研究团队利用美国宇航局/欧洲航天局/加拿大航天局联合研制的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)以及太空望远镜科学研究所(STScI)的数据,发现了一个棒旋星系(COSMOS-74706)。得益于凯克1号望远镜上的多目标红外光谱仪(MOSFIRE)的进一步确认,研究团队确定该星系存在于115亿多年前。

他和他的团队于 2026 年 1 月 8 日在亚利桑那州凤凰城举行的美国天文学会 (AAS) 第 247 届会议上发表了他们的研究成果。

根据哈勃序列,星系根据其形态特征分为椭圆星系、旋涡星系和透镜状星系。星系通常起源于不规则的圆盘,然后演化形成从中心凸起延伸出的旋臂(即旋涡星系)。

棒旋星系,例如银河系,其中心也存在棒状的恒星线性排列,这种排列在其演化过程中发挥着重要作用,它将气体从外围向内输送,为中心超大质量黑洞提供物质,并抑制整个恒星盘的恒星形成。

哈勃望远镜拍摄的棒旋星系NGC 1300图像。
哈勃望远镜拍摄的棒旋星系NGC 1300图像。(图片来源:NASA/ESA/哈勃遗产团队(STScI/AURA)/P. Knezek(WIYN))

虽然研究人员已经发现了更古老的棒旋星系,但对这些候选星系的分析结果尚不明确,因为这些观测是利用引力透镜或红移测量进行的。引力透镜效应会干扰来自遥远天体的光线,而红移测量则存在10-15%的误差和不确定性。这两种方法都不如光谱学那样确定,光谱学正是用于验证COSMOS-74706的年龄。

在宇宙早期发现棒旋星系并不完全出乎意料,因为一些模拟表明,早在125亿年前,星系中就已经开始形成棒状结构。然而,观测到此类结构的证据却十分困难,因此这项发现意义重大,有助于限定星系演化的时间线。正如伊万诺夫在匹兹堡大学的新闻稿中所述:

这个星系在宇宙诞生20亿年后才开始形成棒状结构。也就是大爆炸20亿年后。它是迄今为止发现的红移最高、经光谱学证实且未受引力透镜效应影响的棒旋星系。原则上,我认为在这个时期不太可能发现很多这类天体。它有助于限制棒状结构形成的时间尺度。而且,它本身也非常有趣。

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